
2024年12月11日,Nature发表了一篇由国家蛋白质科学中心贺福初院士和苏黎世联邦理工学院Ruedi Aebersold教授联合近百名国际科学家发表的题为“π-HuB: the proteomic navigator of the human body”的观点文献。本文介绍了π-HuB项目,旨在通过生成和利用多模态蛋白质组数据来增强对人类生物学的理解,并推动精准医疗和智医的发展的“大科学”项目。
实际任务
π-HuB 活动我委在中国三大对方来阐释人体本身核高蛋白组的大自然的奥秘,并促进精确医治的转型。1. 知道人体内基本原理
数值化解刨环境空间:利用单细胞和空间蛋白质组学等技术,将人体分解成一系列数字蛋白质组解剖空间,包括:
● 组织结构/心脏的组织构成 ● 单一个细胞核类别的蛋清质结构 ● 生殖细胞内的淀粉酶质组中心站原子网络信息蕴含搭建关键技术:通过整合多模态数据融合/整合技术,特别是深度学习和基础模型的快速发展,将高分辨率、基于解剖的蛋白质组数据转化为解码细胞/组织/器官的分子/细胞构建原理的绝佳机会,并揭示生物过程的关键分子/细胞机制,即从蛋白质网络到表型的因果关系。
2. 规划设计 Meta Homo Sapiens 模型工具
人生周期长轨道:深入研究个体一生中人类蛋白质组的动态变化,探索人类蛋白质组如何适应影响健康结果的各种因素。
阶段室内空间:将整个人体状态空间转换为多个子空间,并通过各种维度进一步分解,例如:
● 监视首要产前检查和生完孩子后的关键期的球核苷酸组基地规划 ● 制图冗杂重大疾病发展前景和最新进展流程中冗杂淀粉酶质组的横面各式各样变换 ● 设定非显性基因的因素(这类总共生下了微生物检测制品组、生活水平具体方法和氛围)对人们蛋清质组的干扰数字1化建模:将状态上下文蛋白质组数据与其他人类组学数据整合,并投射到一个名为 Meta Homo Sapiens 的数字化模型中。该模型将使用三维解剖层次结构记录每个级别器官、组织、体液和细胞的数字特征,并包含时间序列帧,每个帧包含在单位时间内测量和增强的蛋白质组数据,以代表人体在特定时间戳的状态。
3. 引入 π-HuB 导航模块器
虚拟软件模式室内空间器材:将生理表型与蛋白质组导向的时空生化/生物物理信息相结合,创建一个虚拟状态空间仪器。
真时模特:将原型 Meta Homo Sapiens 模型从初始身体条件转移到不同的次级状态,以获得真实模型。
心态余地:通过模拟每个模型的身体动力学来创建一个涵盖人体所有关键状态的状态空间,并解决基于非侵入性蛋白质组快照和纵向蛋白质组测量的结果预测问题。
因果测算:使用因果推断来识别导致相邻关键状态之间转换的潜在触发因素。
拓补网站导航图:将每个状态空间视为拓扑导航图,其中每个节点是定义相应生物标志物的关键状态,两个节点之间的边记录了从一种状态转换为另一种状态的触发因素。
软件应用: ● 追综的健康足迹 ● 理解的疾病安全隐患评估报告和过去诊断仪的必要问题 ● 推向新的治疗技巧应对方式和智慧医疗卫生技巧的经济发展 进行这3个梦想,π-HuB 业务将还有机会论述人体组织球氨基酸组的奥妙,并助推精细医疗管理的不断发展,结果是构建“智医”的展望。
图1 π-HuB 内容的总的最终目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
根本体系
π-HuB 項目将通过六种要素来斜撑其计划,并有效确保其成功率施行。1. 人身体海洋生物范例
来原多元化:
● 生理样表:从身体慈善捐赠者的女尸体生理中获得了的脏器、团队和活体样表。 ● 双胞胎宝宝链表:使用于算起消费人群中了解到的变种的隐性基因含量,并能够促进把控麻烦的疾病发病原因学理论研究中夹杂条件的关系。 ● 应用场景消费群体的列队:存在世界里各个各地更具各个人生方式和情况的独立个体的优产品质量生物体样本量的横横截面获得。 ● 横向序列研究方案:应该用非侵犯性或侵犯性较小的技能,以相比较高的取样系统频次对正常自身或含有正常或治愈必要性或但是的概念曝露的自身的模板参与取样系统。标准的化的注解:所有样本都需要进行良好的、一致的注释,包括临床和人口统计学信息,例如问卷调查、物理测量、生化测试、医学影像数据、与疾病易感性相关的遗传变异记录以及可穿戴设备记录等。
元资料细则:使用通用的元数据标准进行注释,以确保数据可访问性、互操作性和基于人工智能的数据整合。
2. 测试技术水平科学创新
单受损细胞蛋白酶质组学 (SCP):通过加速和基准测试基于质谱的技术如nanoPOTS、SCoPE-MS和scPiMS,以及开发完全集成/自动化的纳克级样品制备和单分子蛋白质测序技术,以提升分析通量。
的空间蛋白酶质组学:利用深度视觉蛋白质组学技术或其衍生技术进行分析,并开发基于人工智能的组织成像导航技术,实现高通量和像素格式采样,同时整合多模态数据。
血浆血清质多组分析:应用基于质谱或亲和力的技术进行血浆蛋白质组分析,以同时分析数千个蛋白质在数千个血浆样本中的高通量。
功能表核核苷酸组学:开发和应用稳健的技术,以生成指示蛋白质组功能状态的多维蛋白质组数据,例如翻译后修饰、结构状态、定位和相互作用。
3. 核算新技术科学创新
数据库合并与介绍:开发数据驱动的建模方法,例如自动机器学习 (autoML),以近似许多虚拟和现实世界系统。
可解读工人智能化 (XAI):开发 XAI 方法,以提供蛋白质组分析结果的清晰和可理解的解释,并验证人工智能驱动的假设。
玄幻语言英文模型工具 (LLM):建立先进的 LLM,以理解并生成蛋白质组学领域的特定语言,并分析大量生物医学文本。
因果演绎推理:使用因果推理方法来识别导致相邻关键状态之间转换的潜在触发因素。
4. 大小学科学基本场地设施
国家的生活设施/中心站:建立国家设施/中心,用于收集和处理多层蛋白质组数据,并具备高吞吐量和高性能计算能力。
世界公司合作:与世界各地的现有基础设施合作,例如荷兰蛋白质组学中心和澳大利亚的 ProCan。
5. 开放政策资源的
数据表格互享:将 π-HuB 产生的(非敏感)原始数据通过实施可查找、可访问、可互操作和可重用 (FAIR) 数据原则的数据门户网站直接提供给国际科学界。
生物制品信息学基础框架安全设施:开发将蛋白质组学图谱整合到 UniProt 中的生物信息学基础设施,以便向整个生命科学界提供信息。
计算出来的框架:开发一个基于 π-HuB 分子和空间数据的网络版 Meta Homo Sapiens 计算框架,以便临床医生和患者可以免费查询医疗干预策略。
6. 国际英文探索创业团队
多科室进行合作:由研究人员、软件工程师、临床医生、病理学家、项目经理、管理人员、财务人员、律师、商业实体等组成的国际研究团队。
科学决策学校:由执行委员会和顾问委员会领导,并遵循明确的治理和问责制指南。
性能开发和艺术交流电:通过奖学金/研究员计划促进国际研究人员之间的思想交流和研究成果交流,并吸引更多年轻科学家参与该项目。
确认这五种柱石,π-HuB 活动将可能保证 其对方,并着力推进核膳食纤维组学在医美行业的使用,然后保证 精准度医治的经营理念。
图2 π-HuB 工程项目的根本基石(图源:He, et al., Nature, 2024)
对决
π-HuB 内容也面对着这些挑战自我。1. 理论学:建立一个共同的、灵活的、普遍接受的框架,以应对伦理和监管方面的挑战。
2. 云计算分析:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 信息产生和优化:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 模型场景:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
逾期优秀成果
π-HuB 品牌我委可以通过 30 年的拼命,达成一编冲刺性的科研效果,推动精淮医疗保健和智医的发展进步。下类是 π-HuB 品牌再启动和开发管理的时候(2024-203一年)的预期的达成的科研效果。1. 聚集建立原因
细胞系型号剖析的营养物质质组图谱:建立包含所有主要器官和组织的细胞类型解析的蛋白质组图谱,揭示不同细胞类型的蛋白质表达、亚细胞定位、翻译后修饰和相互作用。
新分子式/血细胞机能:发现新的分子/细胞机制,解释不同细胞类型和组织功能的多样性。
2. 血清质组指引的生存具体方法规程
人体淀粉酶质组特性资源英文:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
蛋白质含量质营养计分:开发一个基于神经网络或大型语言模型的蛋白质健康评分系统,为个人提供个性化的健康指导。
3. 血清质组主导性的精准服务医治
地球蛋白酶质组特征描述信息:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的生物技术标志图案物和控制靶点:发现新的蛋白质组生物标志物和治疗靶点,用于疾病的早期诊断和精准治疗。
4. π-HuB 导航地图器
虚假状态下区域测试仪器:开发一个虚拟状态空间仪器,用于追踪人体健康轨迹、预测疾病风险和制定精准治疗方案。
智医:实现“智医”的愿景,通过人工智能技术为个人提供个性化的健康管理方案。
π-HuB 投资项目预测拥有的优秀成果将极大值地促进推动精准脱贫医疗机构和智医的发展前景,人品类身心健康事业上的做好大量贡献奖。拜谱个人总结
π-HuB 工程都是个心潮澎湃心的工程,它有已经徹底转变当我们对人的理解是什么,并深入推进脱贫医院的發展。能够 新国际配合和科技公司创新性,π-HuB 工程极可能在中国未来几百年内获得严重的提升,为疾病症状防范和疾病诊断、药剂发现和脱贫医院画出影响力。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞新型几代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA血清组项目经验,结合Astral质谱仪高稳定性、高灵敏度、高通量、高深度的特性对样品制备、分离技术、算法软件、实验设计全流程进行多维迭代更新,助力公司的DIA蛋白组产品全线升级,推出了DIA-Ultra深浅血清质组学在线检测产品,达到万级蛋白深度检测(最高可超越12k),在此基础上也开展了磷硝化作用、乳硝化作用、全版糖肽、半胱氨酸体现、三维空间蛋白酶组等特色技术,欢迎大家咨询!
基准文献资料:
He F, Aebersold R, Baker MS, Bian X, Bo X, Chan DW, Chang C, Chen L, Chen X, Chen YJ, Cheng H, Collins BC, Corrales F, Cox J, E W, Van Eyk JE, Fan J, Faridi P, Figeys D, Gao GF, Gao W, Gao ZH, Goda K, Goh WWB, Gu D, Guo C, Guo T, He Y, Heck AJR, Hermjakob H, Hunter T, Iyer NG, Jiang Y, Jimenez CR, Joshi L, Kelleher NL, Li M, Li Y, Lin Q, Liu CH, Liu F, Liu GH, Liu Y, Liu Z, Low TY, Lu B, Mann M, Meng A, Moritz RL, Nice E, Ning G, Omenn GS, Overall CM, Palmisano G, Peng Y, Pineau C, Poon TCW, Purcell AW, Qiao J, Reddel RR, Robinson PJ, Roncada P, Sander C, Sha J, Song E, Srivastava S, Sun A, Sze SK, Tang C, Tang L, Tian R, Vizcaíno JA, Wang C, Wang C, Wang X, Wang X, Wang Y, Weiss T, Wilhelm M, Winkler R, Wollscheid B, Wong L, Xie L, Xie W, Xu T, Xu T, Yan L, Yang J, Yang X, Yates J, Yun T, Zhai Q, Zhang B, Zhang H, Zhang L, Zhang L, Zhang P, Zhang Y, Zheng YZ, Zhong Q, Zhu Y; π-HuB Consortium. π-HuB: the proteomic navigator of the human body. Nature. 2024 Dec;636(8042):322-331. doi: 10.1038/s41586-024-08280-5